离子溅射(Ⅰ)

荷能粒子轰击固体表面,打出离子和中性原子的现象称为溅射.由于离子易于在电磁场中加速或偏转,所以荷能粒子一般为离子,称这种溅射为离子溅射.随着真空技术、薄膜技术、表面分析技术以及表面科学的发展。离子溅射的用途越来越广泛,其重要性也日益为人们所共知.如今,离子溅射在溅射离子源、二次离子质谱分析(SIMS)、离子束分析、溅射镀膜、离子镀、离子和离子束刻蚀、表面微细加工等领域有广泛的应用.同时,溅射理论在分析核材料的辐照损伤,防止聚变堆中的等离子体沾污,研究离子注入、离子束混合等方面也有重要意义. 离于溅射理论经历了漫长…     

单层表面分析方法──低能离子散射和静态二次离子质谱

固体材料的表面特性,例如电子或离子的表面发射或表面吸收,分子的表面吸附,以及表面化学反应等。取决于材料的表面层。特别是最外原子层的组成和结构.自六十年代末期以来,研究表面组成和结构的方法已获得迅速发展[1].这些方法的信息深度范围一般为1—10个原子层,其中低能离子散射和静态二次离子质谱可用于单层表面分析.这两种方法都是用离子束来探测表面的.和用电子束入射的情形类似,用离子束入射时也能引起四种类型的粒子发射:离子散射和二次离子发射;中性粒子溅射;电子发射和光子发射.这些发射原理已构成多种表面的研究方法,见图1.在这些…     

多组分固体表面的择优溅射

近十多年来,由于表面分析技术发展的需要,对许多固体材料开展了离子溅射研究[1].从合金和化合物的溅射研究发现,离子轰击能改变材料的表面成分[2].研究多组分固体的表面成分在离子束作用下的变化,对阐明入射离子与靶原子间的作用,了解各成分原子在表面上的结合特性以及进行表面成分分析,都是十分必要的[3].本文将简要说明目前对多组分固体表面离子溅射的了解,并讨论择优溅射对表面分析结果的影响. 一、溅射过程和择优溅射 在表面科学研究中常使用几百至几千电子伏能量的离子进行固体表面溅射.溅射时入射离子大部分进入固体体内,与固体原子产…     

溅射方法干式处理超导加速腔表面的研究与分析

详细研究了利用超高真空氩离子清洗技术发展的一种超导铌腔表面的“干式”处理方法,从微观和宏观角度分析了溅射处理对铌的表面特性和对超导腔性能的影响.与传统的“湿式”处理方法(化学抛光BCP和电抛光EP)相比,干式处理方法具有结构简单、容易控制、没有污染等优点,是一种很有潜力的超导腔处理方法,可以提高超导腔的性能. 关键词： 超导加速腔 溅射 形貌分析 残留电阻比RRR     

辉光放电发射光谱在金属表面逐层分析上的应用

引言金属与合金表面的物理化学性质决定了它们的腐蚀、氧化、磨擦和磨损的性能和与保护涂层的粘结性,所以对金属表面的研究引起广泛的注意。对于冶金工作者来说,测定合金热处理和化学热处理过程各个阶段产品的表面化学成份是极为重要的。目前常用的一些表面分析技术,如俄歇电子能谱(AES),二次离子质谱(SIMS)和光电子能谱(ESCA或XPS)等,由于它们的技术复杂,设备昂贵,未能得到广泛的工业应用。因此寻找一种快速、简便并能     

溅射及其应用

当入射离子能量超过靶材料的溅射阈能时,就会发生溅射现象.离子刻蚀和薄膜生长乃是溅射实际应用中的两个重要方面. 一、溅射的物理基础1.溅射率随寓子入射能量的变化 一个离子轰击靶表面时,被溅射出来的靶原子数目称为溅射率S(原子数/离子).溅射率S随入射离子能量E的变化而变化     

Ar离子溅射生成碳纳米管

用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TE),研究了离子溅射石墨表面的形貌特征和结构,证实了碳纳米管可通过溅射原子在表面形貌突起部位沉积生长.     

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依据钨材料表面溅射的实验现象,建立钨材料表面粗糙模型,模拟了高能H+、He+粒子辐照下的钨材料表面的溅射行为过程,并与基于离子输运的双群模型计算得到的结果作了比较。结果表明,随着钨材料表面粗糙程度的增加,溅射率降低;对一定的粗糙表面,相同能量的不同入射粒子,质量越大粒子溅射率越高,这些结果为分析聚变装置中心等离子体杂质水平和评价偏滤器寿命等提供了一定的理论支撑。     

离子溅射在物质微观组织结构研究中的应用

离子溅射自 1852年被 Crove[1]研究以来,至今已发展成为一种用途颇广的技术.如清洁固体表面、溅射淀积薄膜、制作微电子线路、加工光学器件、侵蚀金相样品及制作透射电子显微镜薄箔样品等.后两者现已成为研究物质微观组织结构的手段之一.四十年代末,有人用溅射法侵蚀锻件的“流线”,五十年代初,溅射法已被用来制备透射电镜样品.1960年Paulus和Reverchon[2]用装有离子枪的装置,制备锰铁氧体簿箔,观察到堆垛层错,使溅射法制备样品的技术得到巨大的进展. 溅射法制备透射电镜样品的方法,是利用离子的轰击作用将样品光滑地减薄至出现一个或数个…     

复合电磁磁控溅射靶及其镀膜方法

平面磁控溅射镀膜是70年代发展起来的新型镀膜技术,目前已在工业上镀制各种机械和物理功能膜. 溅射镀膜技术的物埋基础是载能离子的溅射效应.能量超过数十电子伏的离子射到靶材表面即可将靶材表面的原子击出.溅射的原子沉积到工件上,即实现溅射镀膜. 最简单的溅射镀膜技术是二极溅射.该装置相当于一个大型的气体辉光放电管,以靶材作为阴极,机壳作为阳极(图1).两极之间加上千伏以上的电压以产生辉光放电,并加速等离子体中的离子,使其轰击靶村,产生溅射效应. 磁控溅射是70年代迅速发展起来的新型溅射技术.其特点是在靶材表面建立一个环状跑道…     

表面粗糙度对面向等离子体钨材料溅射的影响

依据钨材料表面溅射的实验现象,建立钨材料表面粗糙模型,模拟了高能H⁺、He⁺粒子辐照下的钨材料表面的溅射行为过程,并与基于离子输运的双群模型计算得到的结果作了比较。结果表明,随着钨材料表面粗糙程度的增加,溅射率降低;对一定的粗糙表面,相同能量的不同入射粒子,质量越大粒子溅射率越高,这些结果为分析聚变装置中心等离子体杂质水平和评价偏滤器寿命等提供了一定的理论支撑。     

离子引出收集的沉积与溅射研究

研究离子引发收集过程中的沉积和溅射特性,给出了离子沉积和溅射的数理模型,其中重点分析了结合能、捕获概率和溅射系数这几个参数的物理意义和计算公式,给出了收集板总收集量和损失量.并且用计算机模拟了收集板的收集,给出不同的离子入射能量下入射离子元素沉积厚度和不同元素靶对各入射离子溅射特性的影响.得出以下的结论:随着离子沉积在收集板表面涂层厚度的增加溅射率也增加;离子的引出电压不是越高越好;轻质量离子的总收集率比较小;入射离子沉积和溅射特性和收集板靶原子质量有关,质量轻的金属材料作收集板,有利于提高离子的收集率. 关键词： 溅射 捕获概率 溅射概率     

激光加工技术——激光熔覆

 激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。它始于1974年,而兴起于80年代,可以在低成本钢板上制成高性能表面,代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高材料的金属性能,降低能源消耗,适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化及腐蚀等零部件,具有广阔的发展前景。正因为其发展潜力很大,经济效益可观,所以引起了国内外的普遍重视,纷纷投入人力,物力,财力等进行研究。     

微结构表面上FC-72的强化沸腾换热研究

针对电子器件的高效冷却问题,对表面加工有微结构的硅片上FC-72的池沸腾换热性能进行了实验研究。测试了四种表面微结构,采用化学蒸汽沉积法在芯片表面生成-SiO2薄层所形成的亚微米粗糙面(Chip CVD),采用溅射方法在芯片表面生成-SiO2薄层,然后再对SiO2层进行湿式腐蚀技术处理形成的亚微米粗糙面(Chip E),采用一系列微电子加工技术生成的微米级双重入口洞穴(Chip CAVITY)以及采用干式腐蚀方法生成的方柱微结构(Chip PF)。实验所得的沸腾曲线表明,所有微结构表面与光滑面(Chip S)相比都显示出较大的强化沸腾换热效果,临界热流密度按芯片 S、E、CVD、CAVITY和PF的顺序增大。对于芯片PF来说,随着壁面过热度的增加,热流量呈剧烈的增加趋势且临界热流密度时芯片的表面温度低于芯片回路正常工作的临界上限温度85℃,最大临界热流密度可达80 W／cm2。     

高电荷态离子与SiO2表面相互作用的研究

高电荷态离子(Pbq ,Arq )由兰州近代物理研究所的ECR实验平台所产生,轰击非晶态SiO2表面.用微通道板测量溅射粒子产额的角分布.用公式拟合实验溅射角分布得到了较好的结果,并给出了初步的理论解释.由此得出了高电荷态离子与SiO2表面作用的微分溅射截面.实验结果表明高电荷态离子能够增加动能溅射;同时高电荷态离子入射能够引起势能溅射.在大角度入射时,溅射产额主要是由碰撞引起的;在小角入射时势能溅射所占比重会增大.     

正丁基硫代磷酸酯的合成及其摩擦学性能研究

用MS、FT IR等方法对合成的三正丁基一硫代及四硫代磷酸酯进行了结构表征 ,并在四球摩擦磨损试验机上考察了其在液体石蜡中的摩擦学性能 ;用扫描电镜 (SEM )和X射线光电子能谱 (XPS)对钢球磨痕表面做了分析 .结果表明 :对于钢 钢摩擦副 ,合成的两种硫代磷酸酯可以显著提高液体石蜡的极压抗磨性能 ,但不能改善其减摩性能 .钢球磨损表面XPS和SEM分析结果表明 ,添加剂分子在金属表面发生物理或化学吸附 ,并导致金属表面的腐蚀和摩擦化学反应     

背散射技术用于表面微分析

引 言 用离子加速器的离子束进行物质分析是近十年发展起来的有效的实验方法.它包括背散射、质子荧光分析和核反应三种方法.这些方法各有特点,互相补充[1],背散射用来分析样品表面下组成的变化或着杂质的深度分布特别合适.其主要优点是简便、直观、定量、可靠,对样品无损伤.与其它方法相比,既不需要对样品进行麻烦的剥层处理(例如离子溅射、化学腐蚀或研磨等),也不需霎依赖“标样”.使用l-2兆电子伏的4He离子束分析样品深度可达几千埃(采用质子束可增加分析深度达几个微米),通常深度分辨率可达200埃左右(采用掠角散射,深度分辨率可达20—30…     

离子注入强化金属表面的作用机制

离子注入技术是将高能束流的离子(一般为几十一几百keV)注入到固体材料的表面,从而改变材料表层的物理、化学和机械性能的一种新方法.早期,离子注入技术用于半导体器件的掺杂,大大促进了微电子学的发展.近年来,离子注入技术迅速地扩大应用到固体物理和材料科学的许多领域,如非晶态、超导、磁泡材料、集成光学材料等,成为一种重要的研究手段,并获得日益广泛的应用. 离子注入技术作为金属表面处理的一种新方法,可直接用于改善工程材料表层的耐磨损和耐腐蚀能力.与通常的离子氮化、离子镀膜和溅射镀膜不同,注入层与基体金属没有明显的分界面,…     

多成分靶优先溅射的蒙特-卡罗计算

基于两体碰撞近似,本文用蒙特-卡罗方法研究离子轰击多成分靶引起的溅射。计算了1keV,10keV的氦离子和氖离子入射引起多成分、无定型靶表面总溅射产额和部分溅射产额;溅射粒子的能谱、角分布和深度来源分布。并计算了择优溅射引起材料表面组分相对浓度的变化。结果还表明,离子轰击多成分靶时,碰撞效应足以引起优先溅射,它是造成靶表面各种成分相对浓度变化的重要因素。 关键词：     

ZrNCl薄层中基于固体离子导体场效应管的电场诱导的超导电性

场效应晶体管(FET)可以通过电场可逆调控材料的载流子浓度,是一种控制二维材料系统电学性质的有效方法.最近,作者实验室发明了一种新的场效应晶体管器件,它利用固体离子导体(SIC)作为栅介质,通过电场驱动锂离子进出样品来调控样品的载流子浓度,从而控制样品的物理性质和相变.在本论文中,作者利用这种新型的固体离子导体基场效应管器件(SIC-FET)成功地调控了ZrNCl薄层的电学性质.通过施加电场,将固体锂离子导体中的锂离子插入ZrNCl薄层样品中,实现了样品从绝缘体到超导体的转变,最佳超导电性的中点临界温度约为15.1K.实验结果表明,固体离子导体基场效应管器件具有在层状材料中引入载流子的优异性能,该器件将是寻找新的超导体和其他新奇电子相的有效途径.